PLM-gesteuerter Digital Thread im Vergleich zu isolierten Abteilungssystemen für das Konfigurations- und Change Management

Inwiefern unterscheidet sich ein PLM-gesteuerter „Digital Thread“ von isolierten Abteilungssystemen für das industrielle Konfigurations- und Change Management? 

Hersteller haben selten Probleme, weil ihnen Produktdaten fehlen. Sie haben Probleme, weil die Bereiche Engineering, Fertigung, Service, Qualitätssicherung und Zulieferer oft mit unterschiedlichen, voneinander getrennten Versionen dieser Produktdaten arbeiten.

Da die Anzahl der Produktvarianten zunimmt und technische Änderungen immer häufiger werden, führen isolierte Abteilungssysteme zu Verzögerungen, Doppelarbeit, inkonsistenten Konfigurationen und kostspieligen Qualitätsproblemen. Ein PLM-gesteuerter Digital Thread bewältigt diese Herausforderungen, indem er eine geregelte, vernetzte Produktdefinition etabliert, die den gesamten Lebenszyklus umfasst.

Für industrielle Hersteller kommt es nicht nur darauf an, ob Systeme integriert sind. Entscheidend ist vielmehr, ob jede Funktion und jeder Produktionsstandort auf der Grundlage einer geregelten, aktuellen Produktkonfiguration arbeiten und zuverlässig nachvollziehen kann, wie sich eine technische Änderung auf Konstruktionen, Stücklisten, Fertigungspläne, Arbeitsanweisungen, Serviceinformationen und Produktvarianten auswirkt.

Ein Überblick über technische Änderungsaufträge (ECO) im Engineering an mehreren Standorten 

Stellen Sie sich einen Hersteller vor, der eine konfigurierbare Produktfamilie an mehreren Standorten in Nordamerika, Deutschland und Schweden produziert. Hunderte von Produktvarianten basieren auf gemeinsamen Plattformen, Komponenten und Prozessen. Eines Tages stellt die Konstruktionsabteilung fest, dass eine Hydraulikkomponente aufgrund eines Problems mit einem Zulieferer ausgetauscht werden muss. Was zunächst wie eine einfache technische Änderung erscheint, wird schnell zu einer Bewährungsprobe für die Fähigkeit des Unternehmens, Konfigurationen zu verwalten, Abhängigkeiten nachzuverfolgen und die Umsetzung unternehmensweit zu koordinieren.

In einem Modell mit voneinander getrennten Abteilungen können CAD, PDM, PLM, ERP, MES, Tabellenkalkulationen und Dokumentenablagen jeweils eine unterschiedliche Darstellung des Produkts enthalten. Die Engineering-Abteilung kontrolliert möglicherweise die Konstruktionsdefinition und gibt einen Änderungsauftrag (ECO) heraus, die Fertigung erstellt diese Definition möglicherweise in einer Materialstückliste (MBOM) oder einer Tabellenkalkulation neu, und der Service unterhält möglicherweise eine weitere Struktur für Teile und Dokumentation. Während Informationen zwischen den Abteilungen zirkulieren, werden sie weitergereicht, übersetzt, dupliziert und manuell abgeglichen.

In einer isolierten Umgebung gibt die Engineering-Abteilung den Änderungsauftrag heraus und aktualisiert die Konstruktionsdefinition. Von diesem Zeitpunkt an verlagert sich ein Großteil des Aufwands auf die Ermittlung. Die Fertigungsteams an jedem Standort müssen feststellen, ob ihre lokalen Strukturen die betroffene Komponente enthalten. Prozessingenieure prüfen Arbeitsanweisungen, um zu verstehen, an welcher Stelle das Teil in der Fertigungslinie vorkommt. Serviceunternehmen untersuchen, welche Ersatzteildaten und Verfahren der Wartung aktualisiert werden müssen. Da diese Zusammenhänge nicht explizit gepflegt werden, führt jede Gruppe einen Großteil der Analyse unabhängig durch. Die ECO wird zu einer Koordinationsaufgabe, die durch Besprechungen, Tabellenkalkulationen, E-Mail-Verläufe und manuelle Validierung vorangetrieben wird.

Die Komplexität steigt, sobald Varianten ins Spiel kommen. Einige Produktkonfigurationen verwenden möglicherweise die betroffene Komponente, andere hingegen nicht. Bestimmte Werke produzieren möglicherweise bereits eine neuere Revision, während andere noch Lagerbestände der vorherigen Version verbrauchen. Um festzustellen, welche Produkte, Konfigurationen und Fertigungsstandorte betroffen sind, müssen die Beteiligten oft die Zusammenhänge zwischen Konstruktionsstücklisten, Fertigungsstücklisten, Servicestrukturen und lokaler Dokumentation rekonstruieren, bevor das Unternehmen überhaupt mit der Umsetzung der Änderung beginnen kann.

Ein durch PLM verwalteter Digital Thread ersetzt diese fragmentierten Übergaben durch vernetzte Produktdaten, Konfigurationsregeln, Änderungsprozesse und assoziative Beziehungen, die sich über den gesamten Lebenszyklus erstrecken.
In einer durch PLM verwalteten Umgebung sind die Beziehungen zwischen den Produktinformationen bereits vorhanden. Während die Änderungsanweisung (ECO) geprüft wird, können die Beteiligten sofort erkennen, welche Konfigurationen die Komponente enthalten, welche Produktionsstandorte diese Konfigurationen herstellen, welche Prozesspläne auf die betroffene Baugruppe verweisen und welche nachgelagerten Datensätze überarbeitet werden müssen.

• Die Komponente ist mit den Strukturen in den Bereichen Entwicklung, Fertigung und Service vernetzt.
• Produktvarianten werden durch eine gemeinsame Produktdefinition gesteuert.
• Konfigurationsregeln legen fest, wo eine Komponente verwendet wird und unter welchen Umständen sie zum Einsatz kommt.

Das Produktlebenszyklusmanagement dient als Informationsrückgrat, das die Produktdefinition und die Beziehungen zwischen den von verschiedenen Funktionen genutzten Daten verwaltet. Das Rückgrat bilden das Produktkonfigurationsmanagement und das Change Management.

Warum die Dimension „Multi-Site“ von Bedeutung ist 

Schwächen bei der Konfiguration und im Change Management haben umso schwerwiegendere Folgen, wenn Produkte global im Engineering entwickelt und an mehreren Standorten gefertigt werden. Jedes Werk benötigt zwar möglicherweise eine lokal gültige Fertigungssicht, einen Prozessplan oder eine Arbeitsanweisung, doch diese lokalen Definitionen müssen weiterhin mit der geregelten Produktdefinition verknüpft bleiben.

Ein „Digital Thread“ unterstützt die globale Steuerung, ohne davon auszugehen, dass alle Werke identisch sind. Die Entwicklung kann die gemeinsame Produktdefinition und die Logik der Produktfamilie verwalten, während die zugehörigen Fertigungsdarstellungen die von den einzelnen Standorten benötigten Prozesse und Strukturen berücksichtigen. Die wesentliche Voraussetzung ist, dass Abweichungen nicht zu nicht rückverfolgbaren Kopien werden – jede Änderung ist sichtbar, rückverfolgbar und kontrolliert.

Ohne diese Verbindung wird die lokale Anpassung zu einer Konfigurationsabweichung. Ein Werk kann eine vernünftige lokale Entscheidung treffen, verliert dabei jedoch die Übereinstimmung mit der Definition der Abteilung für Engineering oder mit an anderer Stelle vorgenommenen Änderungen. Im Laufe der Zeit führen separat gepflegte EBOMs, MBOMs, Dokumente und Tabellenkalkulationen zu Unsicherheit darüber, welche Produkte hergestellt wurden, welche Level verwendet wurden und ob alle betroffenen Standorte eine genehmigte Änderung umgesetzt haben.

Teams können gemeinsame Komponenten und Konfigurationen zentral verwalten und gleichzeitig den für die nachgelagerte Ausführung erforderlichen Kontext beibehalten.

Der grundlegende Unterschied: Kopien des Produkts im Vergleich zu einer Connected Product-Definition

In isolierten Systemen verwaltet jede Abteilung praktisch ihre eigene Version des Produkts. Engineering gibt möglicherweise eine EBOM frei, die Fertigung setzt diese in eine MBOM um, ein Werk passt einen Prozessplan lokal an, und der Service erstellt separat eine SBOM sowie die dazugehörige Dokumentation. Da diese Strukturen nicht miteinander verknüpft sind, lässt sich bei einer Änderung an einer Darstellung nicht unbedingt feststellen, welche nachgelagerten Objekte ebenfalls geändert werden müssen.

Dies führt zu mehreren wiederkehrenden Problemen:

• Teams wissen möglicherweise nicht, welche Konfiguration aktuell ist.
• Änderungen müssen über Tabellenkalkulationen, Dokumente, E-Mails, Genehmigungen in Papierform oder manuelle Systemaktualisierungen kommuniziert werden.
• Produktoptionen und -varianten können abteilungsübergreifend unterschiedlich dargestellt werden.
• Eine Änderung wird möglicherweise im Engineering umgesetzt, erreicht aber nicht jedes Werk, jede Arbeitsanweisung, jede Servicestruktur oder jede betroffene Variante.
• Es sammeln sich doppelte Teile, Strukturen und Dokumentationen an, da Teams vorhandene Informationen nicht zuverlässig wiederverwenden können.
• Die Auswirkungsanalyse hängt davon ab, dass Mitarbeiter Informationen über mehrere Systeme hinweg finden und vergleichen.
• Die Rückverfolgbarkeit wird zu einer Rekonstruktionsaufgabe statt zu einer inhärenten Eigenschaft der Produktdokumentation.

Das Konfigurationsmanagement mit einem PLM-gesteuerten „Digital Thread“-Ansatz nutzt eine einzige Datenquelle, Optionen und Auswahlmöglichkeiten, die Teileklassifizierung, Konfigurationsregeln, Tools zur Umwandlung von Stücklisten sowie Lebenszyklusprozesse, um Teams dabei zu unterstützen, verwandte Produkte und Konfigurationen gemeinsam zu verwalten. Das erleichtert die Wiederverwendung von Konstruktionen, die Steuerung der Produktvariabilität, die Nachverfolgung von Änderungen sowie die Pflege von Informationen zur Qualität und Compliance über eine gesamte Produktfamilie hinweg.

Ein PLM-gesteuerter Digital Thread erfordert nicht, dass jede Abteilung die gleiche Arbeit in derselben Anwendung ausführt. Stattdessen bewahrt er die Beziehungen zwischen den Produktdefinitionen, die jede Funktion benötigt: CAD-Modelle, Anforderungen, Teile, EBOMs, MBOMs, SBOMs, Prozesspläne, Arbeitsanweisungen, Dokumente, Optionen und Varianten bleiben mit der jeweiligen Produktkonfiguration verknüpft. Das Ergebnis ist nicht bloß eine größere Datenmenge an einem Ort – es ist ein geregelter Produktkontext, der auch dann rückverfolgbar bleibt, wenn Informationen unternehmensweit weitergegeben werden.

Konfigurationsmanagement: Von separat gepflegten Varianten hin zu einer geregelten Produktfamilie 

Das Produktkonfigurationsmanagement legt fest, wie Teile und Komponenten ausgewählt und angeordnet werden, um definierte Anforderungen zu erfüllen, und unterstützt Fertigungsstrategien, die von „Assemble-to-Stock“ und „Assemble-to-Order“ bis hin zu „Configure-to-Order“ und „Engineering-to-Order“ reichen. Mit zunehmender Produktvielfalt wird es immer schwieriger, jedes Modell und jede Variante als eigenständige Struktur zu verwalten.

In einem fragmentierten Modell können Abteilungen Produktvarianten für ihre eigenen Zwecke neu erstellen. Die Entwicklung könnte eine überladene Konstruktionsstruktur pflegen, die Fertigung könnte werksspezifische Tabellenkalkulationen erstellen und der Vertrieb oder Service könnte separate Konfigurationslisten verwenden. Auch wenn jede dieser Darstellungen lokal nützlich sein mag, fehlt dem Unternehmen eine zuverlässige Möglichkeit, festzustellen, ob alle dasselbe gültige Produkt beschreiben – insbesondere bei Änderungen im Laufe des Lebenszyklus.

Mit einem PLM-verwalteten „Digital Thread“ können Hersteller eine geregelte Produktplattform definieren und mithilfe von Optionen, Auswahlmöglichkeiten, Regeln und Gültigkeitszeiträumen gültige Konfigurationen erstellen. Ähnliche Produkte lassen sich innerhalb einer gemeinsamen Struktur verwalten, während variantenbezogene Ansichten für das jeweilige Modell, den Auftrag, das Werk oder die Lebenszyklusphase generiert werden können. Diese Best Practice führt zu einer stärkeren Wiederverwendung von Konstruktionen, verbesserter Steuerung und Rückverfolgbarkeit, genaueren Aufträgen, weniger Konfigurationsfehlern und höherer Effizienz in der Konstruktion.

Produktkonfigurationsmanagement

Produktkonfigurationsmanagement ist ein wichtiger PLM-Prozess, der die Effizienz und die Produktqualität verbessert.

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Change Management: Von der Benachrichtigung der Abteilungen bis zum Umgang mit den Auswirkungen 

Das Change Management im Engineering umfasst die Erstellung, Prüfung, Genehmigung und Umsetzung von Änderungsanträgen, -aufträgen und -mitteilungen. In einer nicht vernetzten Umgebung ist die Genehmigung der technischen Änderung nur ein Teil des Problems. Das Unternehmen muss weiterhin ermitteln, welche Konfigurationen, Stücklisten, Werke, Prozesspläne, Arbeitsanweisungen, Servicedokumente und andere nachgelagerte Unterlagen davon betroffen sind.

Wenn Beziehungen nicht digital gepflegt werden, wird die Weitergabe von Änderungen zu einer Abfolge manueller Übergaben:

• Das Engineering gibt eine Änderung frei
• die Fertigung erhält eine Mitteilung und bewertet ihre eigenen Strukturen
• einzelne Werke aktualisieren die lokale Dokumentation
• der Service prüft, ob Teileinformationen geändert werden müssen

Jede Übergabe verursacht Verzögerungen und birgt das Risiko, dass ein betroffenes Objekt, eine Konfiguration oder ein Standort übersehen wird.

Die PLM-Lösung von PTC wendet Governance und Assoziativität auf den Änderungsprozess an. Änderungsdatensätze bleiben mit Produktdaten, Genehmigungen, Implementierungsplänen, betroffenen Objekten, Kommentaren und dem Prüfprotokoll verknüpft. Die Beteiligten können angeforderte Änderungen einsehen, aktuelle Produktinformationen überprüfen, betroffene Komponenten nachvollziehen und die Änderung durch den Genehmigungs- und Implementierungsprozess verfolgen, wobei aktualisierte Informationen nach Abschluss der Änderungen automatisch in nachgelagerte Fertigungssysteme veröffentlicht werden.

Der praktische Unterschied ist wichtig:

• Unverbundene Systeme verteilen eine Änderungsmitteilung.
• Ein durch PLM verwalteter „Digital Thread“ bewahrt den Kontext, der zur Bewertung und Durchführung der Änderung erforderlich ist.

Dieser Kontext umfasst, was sich geändert hat, warum es sich geändert hat, welche Konfigurationen betroffen sind, welche zugehörigen Objekte überarbeitet werden müssen, wer die Änderung prüfen muss und ob die Umsetzung abgeschlossen und validiert wurde.

Änderungsmanagement in der technischen Entwicklung

Integrierte Governance & Verfolgbarkeit sorgen für automatisches und koordiniertes Changemanagement

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Wie Volvo Construction Equipment Komplexität bewältigt und die parallele Fertigung ermöglicht

Volvo CE hat die betrieblichen Folgen des Übergangs von isolierten Produktdatensystemen zu einem PLM-gestützten Digital Thread am eigenen Leib erfahren. Das Unternehmen verfügte über vier PDM-Systeme, zahlreiche manuelle Schnittstellen und unterschiedliche Verfahren zur Verwaltung von Produktinformationen. Materialstücklisten (MBOMs) wurden in Tabellenkalkulationen verwaltet, während Konstruktionsänderungen die manuelle Aktualisierung von Arbeitsanweisungen, Standardarbeitsanweisungen und anderer Dokumentation in mehreren Dokumenten erforderten. Doppelte Daten und Dokumentationen erschwerten es zudem, sicherzustellen, dass Änderungen konsistent umgesetzt wurden.

Diese isolierten Systeme und unterbrochenen Arbeitsabläufe betrafen die Rückverfolgbarkeit, Kosten, Qualität und Durchlaufzeiten. Manuelle und papierbasierte Prozesse verlangsamten zudem den Workflow für Änderungsmitteilungen. Volvo CE reagierte darauf mit der Einrichtung eines „Digital Thread“ mit Windchill als PLM-Rückgrat und arbeitete auf eine einzige Quelle für Produktinformationen hin.

Der daraus resultierende Ansatz verbindet Informationen aus den Bereichen Engineering, Fertigung und Service über eine gemeinsame Produktarchitektur. Volvo CE kann Änderungsanforderungen und Problemberichte in einem System erstellen und erfassen, Teile über EBOMs, MBOMs und SBOMs hinweg verknüpfen und die Auswirkungen auf nachgelagerte Prozesse visualisieren. Das Unternehmen nutzt zudem eine gemeinsame Konfigurationsinfrastruktur, sodass Komponenten einmalig angelegt und wiederverwendet werden können – mit klareren Konfigurationsregeln und besserer Rückverfolgbarkeit.

Durch die Umstellung auf einen PLM-gesteuerten „Digital Thread“ konnte Volvo CE Folgendes erreichen:

• eine Reduzierung der verspäteten Rückmeldungen um bis zu 50 %
• eine Senkung der Kosten für Qualitätsmängel um 30 %
• eine Effizienzsteigerung von 70 % in Bezug auf die Qualität der Arbeitsanweisungen
• eine Verbesserung der Abwicklung im Change Management um 30 %
• eine Reduzierung doppelter Teile um 40 %
• eine Reduzierung fehlerhafter Dateneingaben um 30 %

Innovator im Spotlight: Volvo Construction Equipment

Volvo CE priorisierte im Rahmen seines Mottos „Building a Better Tomorrow“ Methoden der Zusammenarbeit über einen PLM-gestützten Digital Thread.

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Wie Polaris ein vernetztes Unternehmen vorantreibt und Produktvarianten meistert

Polaris stand vor einer ähnlichen Herausforderung: Das Wachstum hatte die Prozesse und Werkzeuge überholt, während die Vielzahl an Produktoptionen und -varianten die Massenanpassung zunehmend komplexer machten. Nach zehn Jahren, in denen die Prozesse und Werkzeuge nicht mehr ausreichten, leitete das Unternehmen eine Transformation ein und nutzte Windchill, um einen Digital Thread über Design, Engineering, Fertigung, Vertrieb und Service hinweg zu verwalten und zu koordinieren.

Die Produktstrukturen des Unternehmens zeigen, wie sich Konfigurations- und Change Management gegenseitig verstärken. Aus Optionen und Varianten lässt sich eine modellspezifische Stückliste (BOM) generieren, während die Strukturen für Engineering, Fertigung und Service miteinander verbunden bleiben. Bei der Umwandlung der Stückliste behalten Fertigungselemente ihre Beziehungen zu vorgelagerten Konstruktionselementen bei. Da die Strukturen miteinander verknüpft sind, können Änderungen über die gesamte verbundene Produktdefinition hinweg bewertet werden, anstatt als isolierte Aktualisierungen behandelt zu werden.

Polaris war in der Lage, betroffene Änderungen zentral zu lokalisieren, die Rückverfolgbarkeit zu den betroffenen Komponenten zu gewährleisten und die betroffenen Elemente zu aktualisieren, sobald eine Änderung umgesetzt wurde. Dadurch muss nicht bei jeder Änderung erneut nach Zusammenhängen gesucht werden, was eine parallele Arbeit von Engineering und Fertigung ermöglicht.

Innovator im Spotlight: Polaris

Mit einer PLM-Lösung zur Erstellung und Orchestrierung eines Digital Threads bei gleichzeitiger Nutzung von AR und Digital Twins setzt sich Polaris für ein vernetztes Unternehmen ein.

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Vergleich: Isolierte Abteilungssysteme vs. PLM-gesteuerter Digital Thread 

Das Geschäftsergebnis 

Ein durch PLM verwalteter „Digital Thread“ vereint Konfigurationsmanagement und Change Management zu einer einzigen, vernetzten Disziplin.

Das Konfigurationsmanagement legt fest, welche Kombinationen aus Bauteilen, Optionen, Software, Dokumenten und Prozessen ein gültiges Produkt definieren, während das Change Management gleichzeitig regelt, wie sich diese Definitionen weiterentwickeln. Der „Digital Thread“ bewahrt die Beziehungen zwischen ihnen, sodass eine genehmigte technische Änderung für die richtigen Produktvarianten und nachgelagerten Darstellungen bewertet und umgesetzt werden kann.

Das Ergebnis ist mehr Transparenz, Kontrolle und Rückverfolgbarkeit über den gesamten Produktlebenszyklus und die Wertschöpfungskette des Unternehmens hinweg:

• Engineering kann die Auswirkungen auf nachgelagerte Bereiche besser einschätzen
• die Fertigung kann auf der Grundlage aktueller, konfigurationsrelevanter Informationen arbeiten
• der Service kann auf Produktdaten zugreifen, die mit dem, was entworfen und gebaut wurde, verknüpft sind
• Teams der Qualität und Compliance können den Verlauf von Entscheidungen und Genehmigungen nachverfolgen
• Produktteams können bestehende Entwürfe wiederverwenden und Familien verwandter Produkte verwalten, ohne jede Konfiguration einzeln neu erstellen zu müssen

Fazit? Isolierte Abteilungssysteme können zwar Produktinformationen speichern, bewahren jedoch nicht von Natur aus den Produktkontext, der Konfigurationen und Änderungen funktions- und standortübergreifend miteinander verknüpft.

Ein durch PLM verwalteter „Digital Thread“ stellt diesen Kontext bereit, indem er eine geregelte Produktdefinition etabliert, die von Entwicklung, Fertigung und Service genutzten Strukturen miteinander verbindet und die Rückverfolgbarkeit bei Änderungen an Produkten und Konfigurationen gewährleistet. Für einen Hersteller ist der entscheidende Test praktischer Natur: Wenn Engineering eine Änderung genehmigt, können dann alle betroffenen Beteiligten und Produktionsstandorte die richtige Konfiguration identifizieren, die Auswirkungen verstehen und die Änderung anhand aktueller Informationen umsetzen?

Bei isolierten Systemen hängt die Antwort von einer Kette manueller Übergaben ab. Mit einem durch PLM verwalteten Digital Thread ist diese Verbindung fest in den Produktlebenszyklus integriert – und Best Practice wird zur Normalität.